張大媽的各位好，今天帶給各位的是在自家后院建個(gè)傳統(tǒng)氣象站（純手動(dòng)）

從零開始自制氣象站（含撿垃圾元素）

其實(shí)咱雖然家境貧寒，但是家里對(duì)小時(shí)候的我的科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)一點(diǎn)都沒放松。各種科學(xué)書籍咱早就爛熟于心，其中有個(gè)自制氣象站的一直是咱小時(shí)候的夢(mèng)想

然而受限于實(shí)際經(jīng)濟(jì)條件，直到現(xiàn)在咱才玩得起這個(gè)，真是非常遺憾

為什么咱想起來要建氣象站？

水文局在各地都有這樣的自動(dòng)氣象站，包括小區(qū)里面。咱是看見這東西才想起來的。想想近來臺(tái)風(fēng)過多，需要自己結(jié)合多個(gè)參數(shù)來更有效的預(yù)測(cè)天氣。全憑以前看衛(wèi)星云圖預(yù)測(cè)天氣雖然簡(jiǎn)單直觀但是被指不專業(yè) 失傳技術(shù)研究所小講堂 篇二十七：衛(wèi)星云圖解讀指南

總之上圖這種自動(dòng)氣象站太陽能供電，無線數(shù)據(jù)傳輸，在沒有故障的情況下完全可以自給自足。自動(dòng)站可全天候自動(dòng)觀測(cè)的氣象要素有：風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、雨量、草溫/雪溫、地表溫、淺層地溫和深層地溫、總輻射、凈輻射、反射輻射、散射輻射、直接輻射、日照等氣象要素進(jìn)行

我們要造的手動(dòng)氣象站至少也要測(cè)出這么幾項(xiàng)參數(shù)：風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、雨量、大氣顆粒物相對(duì)含量

此外，關(guān)于水文地質(zhì)咱目前還收集到了一個(gè)比較實(shí)用的資料，各位做課設(shè)找不到資料的有福了： 全國(guó)各地區(qū)各省份高清水文地質(zhì)圖 ac10954789

其實(shí)我家不遠(yuǎn)就有氣象臺(tái)，它用的就是傳統(tǒng)的氣象站配置

設(shè)備清晰可見

其實(shí)這地方除了是氣象站還兼游客服務(wù)中心，建在半山上倒也不錯(cuò)，遠(yuǎn)離人煙測(cè)出的參數(shù)會(huì)更準(zhǔn)確些，干擾因素小些

簡(jiǎn)單來說，要想實(shí)現(xiàn)咱想要的功能咱至少需要一個(gè)百葉箱和相關(guān)儀表，這是躲不開的

自制氣象站預(yù)算清單：

風(fēng)向、風(fēng)速——J283風(fēng)向風(fēng)速計(jì)（50包郵）

氣溫、相對(duì)濕度——272A型干濕球精確溫度計(jì)（19包郵）；手工打造百葉箱135包郵

氣壓——機(jī)械指針式氣壓表（50包郵）

雨量——16022雨量計(jì)（20包郵）

大氣顆粒物相對(duì)含量——白凡士林（12一瓶500g當(dāng)?shù)厮幍曩?gòu)得）；A4紙若干

于是咱就這樣先買了一個(gè)百葉箱，收貨之后一看怎么看都像是自制的產(chǎn)物

百葉箱是氣象站最顯著的標(biāo)志，然而這東西真的很貴……

正規(guī)百葉箱的四壁由兩層薄的木板條組成，外層百葉條向內(nèi)傾斜，內(nèi)層百葉條向外傾斜，百葉條與水平的交角是45度。箱底由三塊木板組成，整個(gè)百葉箱都是白色

然而咱看了一眼相對(duì)比較正規(guī)的百葉箱和雨量計(jì)的售價(jià)之后

果斷還是慫了，光一個(gè)箱子就200塊錢上哪玩得起，加上雨量計(jì)就得將近400塊錢，夠我這個(gè)垃圾佬開個(gè)小網(wǎng)吧了，不行不行

之前拉回來的輪胎，仔細(xì)一看真的是米其林，這輪胎隨車去過西藏

今天天氣不錯(cuò)

其實(shí)為了觀測(cè)大氣的自然狀況，要求溫度計(jì)放在避免陽光直射的位置。為此需要百葉箱

百葉箱的四壁都是用涂了白漆的雙層百葉窗組成，并且查讀各種儀器數(shù)據(jù)用的箱門均面向北開。百葉箱不僅要避免陽光直射，而且還要避免受地面反射的光和熱的影響。

（所以嚴(yán)格來說需要放在自家院子的草坪上，然而咱自家院子以前基本都是樹，要么就是菜和花，現(xiàn)在全是磚，哪來的草坪？）

我看這事咱還是回頭把百葉箱放樹底下吧，至于白色涂裝花8塊錢買瓶噴漆自己噴吧

本次這個(gè)教程都采用傳統(tǒng)人工手動(dòng)方法收集資料，因此不存在任何電子元件

沒有傳感器 沒有單片機(jī) 沒有物聯(lián)網(wǎng) 純靠咱自己手動(dòng)

回頭張大媽要是認(rèn)咱是圖吧垃圾王的話，會(huì)給咱發(fā)一個(gè)樹莓派4，屆時(shí)我再用張大媽的樹莓派準(zhǔn)備自動(dòng)氣象站教程

也想過8266組氣象站，然而還是放棄了，8266的性能雖然作為物聯(lián)網(wǎng)家電來說優(yōu)秀，但是對(duì)于需要精密操作的場(chǎng)合就并不合適了（可能會(huì)死機(jī)）

咱這次用的這個(gè)溫度計(jì)是帶濕度功能的干濕球溫度計(jì)，最大的特點(diǎn)是有干球和濕球兩套溫度計(jì)

此外，這款溫度計(jì)的精度較高，溫度可以讀到0.5精確度，比一般的家用溫度計(jì)性能更好

早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計(jì)，干濕球溫度計(jì)工作原理是干濕球濕度計(jì)由兩支規(guī)格完全相同的溫度計(jì)組成，一支稱為干球溫度計(jì)，其溫泡暴露在空氣中，用以測(cè)量環(huán)境溫度；另一支稱為濕球溫度計(jì)，其溫泡用特制的紗布包裹起來，并設(shè)法使紗布保持濕潤(rùn)，紗布中的水分不斷向周圍空氣中蒸發(fā)并帶走熱量，使?jié)袂驕囟认陆?。水分蒸發(fā)速率與周圍空氣含水量有關(guān)，空氣濕度越低，水分蒸發(fā)速率越快，導(dǎo)致濕球溫度越低?？梢姡諝鉂穸扰c干濕球溫差之間存在某種函數(shù)關(guān)系。干濕球濕度計(jì)就是利用這一現(xiàn)象，通過測(cè)量干球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度，濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH。

先加滿水備著

干濕球溫度計(jì)可以根據(jù)測(cè)出的干球溫度和濕球溫度,查“濕空氣線圖”，可以得知此狀態(tài)下空氣的溫度、濕度、比熱、比焓、比容、水蒸氣分壓、熱量、顯熱、潛熱等資料，咱只需要會(huì)讀濕度就行了

總之 咱先給這個(gè)溫度計(jì)裝上吧，為此，咱需要買把錘子12塊錢，家里有不用買，實(shí)在不行用手機(jī)砸也行，釘子成本忽略不計(jì)

稍微釘釘就可以，這個(gè)百葉箱因?yàn)槭鞘止ご蛟斓牟⒉唤Y(jié)實(shí)

話說我家還有舊百葉簾，可不可以掛百葉箱前面增強(qiáng)遮陽效果？

基本就這樣能掛住溫度計(jì)就行

這個(gè)干濕計(jì)的說明書印在包裝盒上了

總之它的使用方法比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槭寝D(zhuǎn)盤式干濕計(jì)所以要讀濕度只需要會(huì)讀溫度就行了，查表什么的都能省了，以前我剛學(xué)用干濕球溫度計(jì)的時(shí)候還需要把溫度計(jì)翻過來查表呢

查出干濕球的溫度然后撥動(dòng)轉(zhuǎn)盤就可以直接讀出濕度

比如現(xiàn)在干球溫度23度，濕球溫度18.5，相對(duì)濕度根據(jù)指針顯示RH就有58%

必須要說明相對(duì)濕度只是個(gè)相對(duì)參數(shù)

相對(duì)濕度，指空氣中水汽壓與相同溫度下飽和水汽壓的百分比?；驖窨諝獾慕^對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比。水的飽和蒸氣壓隨著氣溫不同也在變化，通俗來說一般隨著溫度的下降空氣中能承載的水蒸氣的量會(huì)減小，因此若是氣溫下降而空氣中水汽壓不變，相對(duì)濕度也會(huì)變大

然后掛上就行了 記得經(jīng)常加水 可能的話，加蒸餾水

蒸餾水不貴，那會(huì)兒折騰摩托車電瓶的時(shí)候一瓶好幾升的也就十塊二十塊包郵的，基本就是郵費(fèi) 電瓶用蒸餾水本身很便宜

這箱子真的能保證溫度計(jì)不被太陽直射嗎？我反正心里是有一個(gè)或者兩個(gè)的“？”的，為以防萬一，咱決定把這東西放在樹下

然后咱還需要知道氣壓

其實(shí)現(xiàn)在的氣壓傳感器真的非常便宜，工業(yè)用氣壓模塊也就幾十塊錢吧，然而咱還是堅(jiān)持買更貴但是看上去更實(shí)在的指針表

咱玩電子也一樣，相比隨時(shí)可能炸表死機(jī)的數(shù)字表咱更愿意相信指針表

很多時(shí)候數(shù)字表受到干擾（比如逆變器輸出的直流電有高頻交流分量）量出來的電壓或者電流等參數(shù)是錯(cuò)的的時(shí)候，指針表就沒事，至少誤差較小

并沒有濕度表和溫度表

你家?guī)貪穸鹊臍鈮罕肀冗@個(gè)單氣壓表+上面那個(gè)溫濕度表還貴，而且論精度恐怕不如干濕球溫濕度計(jì)

這東西貴在精度5hpa，不過說明書說的使用前要調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼@事咱就比較迷惑了，氣壓表量出來的不就是表壓?jiǎn)?？為什么還需要調(diào)表啊

這東西來的時(shí)候還帶著個(gè)墊，不知道干啥的。順道說下，賣家應(yīng)該是忘填單了，現(xiàn)在這東西物流顯示未發(fā)貨，我很想知道賣家怎么辦才能拿到貨款

氣壓的大小與海拔高度、大氣溫度、大氣密度等參數(shù)有關(guān)，一般隨高度升高按指數(shù)律遞減

氣壓與海拔的關(guān)系氣壓有日變化和年變化。一年之中，冬季比夏季氣壓高。一天中，氣壓有一個(gè)最高值、一個(gè)最低值，分別出現(xiàn)在9～10時(shí)和15～16時(shí)，還有一個(gè)次高值和一個(gè)次低值，分別出現(xiàn)在21～22時(shí)和3～4時(shí)。氣壓日變化幅度較小，一般為0.1～0.4千帕，并隨緯度增高而減小。氣壓變化與風(fēng)、天氣的好壞等關(guān)系密切，因而是重要?dú)庀笠蜃?/p>

咱只需要記住一般高壓代表晴朗天氣低壓代表陰雨就可以了

然后咱需要測(cè)風(fēng)力風(fēng)向了，在開始之前，咱還從院子里刨出來了之前咱5塊錢買的模型玩具

其實(shí)咱這次要組裝的這個(gè)風(fēng)力風(fēng)向計(jì)也和那個(gè)模型差不多，只不過是木箱+金屬風(fēng)力風(fēng)向標(biāo)的

J283風(fēng)力風(fēng)向計(jì)，這玩意也得四五十塊錢吧，不貴

要知道對(duì)面小區(qū)的那個(gè)帶傳感器的風(fēng)碗少說得要一百多

這還只是個(gè)手持

工業(yè)用的更貴，我懷疑這東西根本不零售

總之，咱還是好好組裝吧

件不算多，簡(jiǎn)單看看說明書就能知道怎么組裝

首先裝立柱，螺紋穿過木箱上預(yù)留的孔之后擰螺絲就行了，有點(diǎn)后悔沒帶活扳子，不過用手也能勉強(qiáng)擰好

慚愧，這東西咱一時(shí)間沒弄明白怎么裝，總之咱滿腦子當(dāng)時(shí)就想著裝指示板了

最后指示板也沒裝指針，也沒掰開

簡(jiǎn)單的裝上風(fēng)杯之后，在微風(fēng)下風(fēng)杯就開始轉(zhuǎn)動(dòng)了，然而風(fēng)力多強(qiáng)咱無法從風(fēng)杯得知，但是可以根據(jù)擋風(fēng)板在指示板上對(duì)應(yīng)的刻度讀數(shù)，因?yàn)樵O(shè)備符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所以讀出來的風(fēng)力等級(jí)就是實(shí)際風(fēng)力等級(jí)

此外，這個(gè)套裝里面有指南針

裝好指南針之后，在需要測(cè)定的時(shí)候裝上套筒以及上面一套設(shè)備即可

平時(shí)風(fēng)力計(jì)上的風(fēng)碗風(fēng)向標(biāo)都可以收在下面箱子里

箱子整個(gè)鎖百葉箱中就可以了

咱特意拿的之前10塊錢包郵的戶外指南針也沒用上

需要注意的是，樓群中的風(fēng)向方向是不定的，測(cè)出的風(fēng)速風(fēng)向不準(zhǔn)確。還好這套系統(tǒng)不大，可以攜帶到山上使用

然后咱還需要準(zhǔn)備一個(gè)雨量計(jì)測(cè)量降水量

16022雨量器

雨量器是專門用于收集降水的器具，同時(shí)與之配套使用的還有雨 量量筒，雨量量筒以毫米為單位，用于測(cè)定降水量。為了防止雨水的濺失和筒口變形，承水器的邊 緣處設(shè)置了內(nèi)直外斜的刀刃狀銅圈，承水器包括兩種，有漏斗的是用于 接雨水的承雨器，沒有漏斗的是用于接降雪的承雪器

打開一看就是個(gè)塑料漏斗加量杯 一個(gè)外筒

做工非常感人，不過誰讓咱只能買得起塑料的呢

鋼筒倒是好一個(gè)150愛買不買

雨量器的主要原理是將降水收集至一個(gè)已知面積承水口的儲(chǔ)水瓶中后,使用專用量杯量取,測(cè)量出降雨量后人工記載

降雪季節(jié)將儲(chǔ)水瓶取出，換上不帶漏斗的筒口 待雪融化后再讀數(shù)

16022的口內(nèi)徑為200mm

降水量（precipitation ）是指從天空降落到地面上的液態(tài)或固態(tài)（經(jīng)融化后）水，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失，而在水平面上積聚的深度。以mm為單位，氣象觀測(cè)中取一位小數(shù)

1毫米的降水量是指在一單位面積上的降水量到達(dá)水深1毫米

10毫米以下稱為小雨，10.0-24.9毫米為中雨，25.0-49.9毫米為大雨，暴雨為50.0-99.9毫米，大暴雨為100.0-250.0毫米，超過250.0毫米的稱為特大暴雨

因?yàn)槎际菄?guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)件，所以測(cè)算降水量相對(duì)來說還是比較容易的。說實(shí)在的，測(cè)量誤差其實(shí)相比設(shè)備來說，更多的因素在人為：

關(guān)于普通雨量器降水量觀察誤差分析

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買鋼筒雨量計(jì)未必就有多準(zhǔn)，因?yàn)橐鹫`差的因素更多和雨量計(jì)材料無關(guān)

濺水誤差 蒸發(fā)誤差 動(dòng)力誤差 儀器誤差和操作誤差里面，只有儀器誤差和儀器有關(guān)，而且儀器誤差是指儀器生產(chǎn)缺陷導(dǎo)致的誤差，缺陷可不管你是用什么材料，沒有有無的問題，只有多少的問題

最后咱把東西都收箱子里就暫且回了

這個(gè)箱子還有很多活要干呢，天色已晚，改天再說

當(dāng)初玩無線電的時(shí)候撿來的MMDS微波拋物面天線，2500MHZ正好接近現(xiàn)在無線網(wǎng)的頻率，也許可以用來增加無線網(wǎng)連接距離

最后關(guān)于之前說的衛(wèi)星云圖：帶你步入SDR（軟件無線電）的大門

果然騎車上山找地方一坐感覺最好了

昨天的天氣也很好，山上人很多……

打開收音機(jī)開短波，可以接收到莫名其妙的滴答聲，就可能是SSTV的短波轉(zhuǎn)發(fā)

收音機(jī)是可以通過SSTV等方式接收?qǐng)D片的，比如很多氣象資料就可以通過地面接收衛(wèi)星信號(hào)后使用短波轉(zhuǎn)發(fā)

短波接收可以使用外接天線改善接收效果

至于氣象衛(wèi)星的下行信號(hào)則需要在每天固定的時(shí)間點(diǎn)守聽接收，使用RTL SDR原裝天線勉強(qiáng)能收，最好還是用八木天線或者四臂螺旋天線，慚愧

山上電磁環(huán)境不錯(cuò)，干擾少，像是手臺(tái)常見的頻段都沒了信號(hào)，除了幾個(gè)中繼

如果SDR使用得當(dāng)，收到的氣象衛(wèi)星云圖應(yīng)該是這樣 的：↑ 然而，咱很蔡，至今玩SDR也就聽聽航空廣播，列車調(diào)度，出租車電臺(tái)之類的，別說衛(wèi)星，國(guó)際空間站玩全球廣播的時(shí)候咱都沒聽到

上山閑玩

咱之所以這么喜歡把車改成這個(gè)樣子就是因?yàn)樵巯矚g這種閱兵涂裝

這老鋼架R901也是我一年前150收的，這個(gè)車我用來作為寫面向小白的公路自行車教程 的素材 出過150元的公路車視頻 ：ac4457159

文章我應(yīng)該是沒寫過的，當(dāng)時(shí)咱也是公路車小白，第一次有自己能騎的公路車，很難寫出好文章

即使現(xiàn)在，咱也只能說比小白強(qiáng)一點(diǎn)，和大佬是沒法比的 要寫公路車測(cè)評(píng)恐怕還是漏洞百出的，不過換個(gè)方向說撿垃圾咱就比較有把握了

（真的有必要嗎？現(xiàn)在鋁架公路車又不貴，尤其是二手非常便宜的）

學(xué)習(xí)環(huán)境

最后我回家才想起來還落了一個(gè)測(cè)大氣中顆粒物含量的項(xiàng)目

這瓶白凡士林昨天上山之前想起來去藥店買的

話說這東西能吃嗎？

簡(jiǎn)易的測(cè)空氣質(zhì)量其實(shí)就這么簡(jiǎn)單的涂抹在打印紙上就可以了，然后可以使用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)收集到的微粒

PM2.5 雖然光學(xué)顯微鏡可見（只需要120倍），但是個(gè)人認(rèn)為這個(gè)東西并不能有效被這么簡(jiǎn)單的收集，個(gè)人認(rèn)為未來結(jié)合實(shí)際需求，有必要對(duì)現(xiàn)有的氣象平臺(tái)進(jìn)行一次全面自動(dòng)化改制，自動(dòng)化改制后要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)收集資料以及免維護(hù)的要求，為達(dá)到這個(gè)要求需要準(zhǔn)備一個(gè)板載SOC的微型電腦，比如樹莓派。MCU應(yīng)該是不行

現(xiàn)在傳感器我們倒是有很多

如果有樹莓派的話就好了，這樣氣象站可以進(jìn)行全面自動(dòng)化改制，一改目前摸索探究的實(shí)驗(yàn)性方案